超滤膜分离的基本原理范文1
关键词:杀虫双母液;膜集成技术;杀虫双含量
中图分类号:S43文献标识码:A
文章编号:1674-0432(2010)-05-0071-2
一、前言
杀虫双,别名2-二甲胺基-1,3-双硫代磺酸钠基丙烷,分子式C5H11O6NS4Na2,纯品为白色晶体,工业品为茶褐色或棕红色单水溶液,有特殊臭味。原先采用农药生产的传统工艺,其弊端在于能耗高,导致生产成本较高。
膜分离技术是当代公认的最先进的化工分离技术之一,是利用膜对混合物中各组份的选择透过性能来分离、提纯和浓缩的产物的新型分离技术,膜分离过程是一种无相变、低能耗物理分离过程,具有高效、节能、无污染、操作方便和用途广等特点,被国外称为二十一世纪最有发展前途的十大高新技术之一。所以本中试研究中采用膜技术部分替代传统工艺对杀虫双母液进行澄清、浓缩,在降低能耗、提高产品收率、品质等方面无疑优势明显。本方案采用特种纳滤膜对料液进行两级浓缩处理,保证了产品的品质。整个工艺形成清洁化生产,操作简便,易维护管理,占地面积小,有效的提高企业的市场竞争力和社会形象。
二、中试研究
(一)中试试验工艺选择
将杀虫双母液经预处理后在0-45℃条件下送入超滤膜预处理装置去除大分子有机物如蛋白等,提高澄清度;超滤膜分离后淡溶液进入一级纳滤膜装置浓缩,有效物质的重量含量达到30-50%;一级纳滤的淡溶液经过二级纳滤装置处理后分成两路,一路为浓溶液返回一级纳滤膜装置进口,另一路为淡溶液回前段装置作工艺用水或经水处理部门的生化处理后达标排放;将有效物质的重量含量达到30-50%的浓缩液经结晶并固液分离,其中固体为杀虫单,液体为高含量的杀虫双液。经上述工艺方法处理后所得二次杀虫单出粉率在5-30%,总出粉率可达78%左右;所得二次杀虫双母液重量含量在30-50%,氯化钠含量在2-10%。
(二)运行情况
1.超滤预处理工艺。超滤法主要作为后续膜浓缩系统的预处理工艺,预计在今后几年内,这部分应用将很快增长。利用超滤膜截留母液中悬浮物等大分子物质。根据杀虫双母液本身的特性,经过双方技术人员的交流和研究分析决定利用杭州水处理中心的超滤膜,对杀虫双母液进行澄清处理。通过运行压力、通量衰减趋势、化学清洗周期和效果等参数的对比,确定最适合母液水处理的超滤膜材料。试验的具体运行数据见下表。
通量的变化情况见图2:
超滤结果分析:从现象上看,母液水由原来的含有少量悬浮物变澄清,从试验数据上看,在较低的运行压力下超滤的通量较稳定,而且化学清洗的周期比较长,基本十天洗一次通量就恢复的很好。说明这种改性材料的超滤膜耐污染,较适合处理母液水,适合工业化大生产的运行。
2.一级纳滤工艺。纳滤介于反渗透和超滤之间,以压力为驱动力,相对分子截留范围为数百道尔顿。其孔径范围在纳米级,其相对分子质量截留范围约为150-2000,因有些纳滤膜表面带电荷,对不同电荷和不同价态的离子具有相当不同的Donann电位,从而使不同价态的离子得以分离。相比反渗透,相同产水通量情况下,纳滤操作压力较低。纳滤膜分离技术是利用纳滤膜的选择透过性而使其与其他物质分离,它具有无相变、浓缩效率高、可在常温下进行、无化学变化、节能、设备简单、卫生程度高、操作方便和自动化程度高等优点。在食品医药工业中,纳滤用于糖类、氨基酸、医药中间体、生物制品、抗生素等纯化、分离、脱盐和浓缩等过程,也应用于制药废水中回收药品和其它有用资源。
一级纳滤浓缩工艺主要任务是将杀虫双母液澄清液浓缩至有效成分浓度(指杀虫双)达到30%以上,经结晶并固液分离,其中固体为杀虫单,液体为高含量的杀虫双液。纳滤透过液则去后级浓缩系统回收其中的杀虫双。
本实施例采用的纳滤膜为截留分子量为300Dalton的浓缩专用卷式纳滤膜,运行压力为3.0-3.5MPa,平均膜通量为5-15L/m2.h.。也可选用截留分子量为200-500 Dalton的卷式或管式纳滤膜元件,膜材料可以是聚酰胺、聚脲醛或聚乙烯醇。一级纳滤的试验结果见表2:
3.二级纳滤工艺。由于一级纳滤浓缩工艺透过液中依然含有10-15%的杀虫双,若不进行回收,损失巨大。因此,二级纳滤浓缩工艺主要任务是将一级纳滤的透过液进行浓缩,控制浓缩液中杀虫双浓度与一级进料的杀虫双浓度接近,回至一级纳滤前,与原料液合并进入一级纳滤进行浓缩。二级纳滤透过液的产品浓度较低(一般只有3%以下),可排放至环保处理设施进行处理,若需进一步回收杀虫双,只需再设置三级纳滤浓缩工艺即可。
本实施例采用的纳滤膜为截留分子量为200Dalton的浓缩专用卷式纳滤膜,运行压力为3.0-3.5MPa,平均膜通量为5-15L/m2.h.。也可选用截留分子量为100-300 Dalton的卷式或管式纳滤膜元件,膜材料可以是聚酰胺、聚脲醛或聚乙烯醇等。二级纳滤的试验结果见表3:
(三)结论
经超滤处理的杀虫双母液比较澄清、透明,而且去除了少量的悬浮物。通量在较长时间内比较稳定,化学清洗周期较长,基本十天洗一次通量就恢复的很好。说明母液水对膜的污染比较小,超滤膜的选择是可行的。一级纳滤浓缩工艺将杀虫双母液澄清液浓缩至有效成分浓度(指杀虫双)达到30%以上,经结晶并固液分离,其中固体为杀虫单,液体为高含量的杀虫双液。二级纳滤浓缩工艺将一级纳滤的透过液进行浓缩,控制浓缩液中杀虫双浓度与一级进料的杀虫双浓度接近,回至一级纳滤前,与原料液合并进入一级纳滤进行浓缩。二级纳滤透过液的产品浓度较低(一般只有3%以下),可排放至环保处理设施进行处理,若需进一步回收杀虫双,只需再设置三级纳滤浓缩工艺即可。
采用上述工艺组合,生产车间出来的杀虫双母液最终浓缩成为有效成分在30%以上的浓缩液,经结晶并固液分离,其中固体为杀虫单,液体为高含量的杀虫双液。纳滤透过液中有效成分可低于3%,并可根据需要降至1%以下。这样,既高效回收了产品(杀虫双),同时又将产品回收率提高到90%,甚至更高。
由于本工艺过程为常温浓缩,没有相变,因此避免了通常加温蒸发浓缩导致的产品降解,同时为企业节省了蒸汽,可创造一定的经济效益。
本实施例杀虫双母液处理量为40m3/d,每吨料液浓缩成本为15元左右。上述实施例的数据范围及各具体选择是建立在充分中试基础上的优选方案,在保证处理效果的前提下,有很好的经济效益和环境效益。
超滤膜分离的基本原理范文2
关键词：超滤 膜分离 水处理
早在1861年Schmidt用牛心包膜截留阿拉伯胶，可作为世界上第一次超滤试验，到1960年，在Loeb和Sourirajan试验成功不对称反渗透醋酸纤维素膜的影响下，1963年Michaels开发了不同孔径的不对称CA超滤膜。基于CA膜物化性质的限制，1965年开始，不断有新品种的高聚物超滤膜问世，并很快商品化，1965-1975年是超滤工艺大发展的阶段，膜材料从初期的不对称CA膜扩大到现在的聚砜(PSF)、聚丙烯腈（PAN）、聚醚砜（PES）以及各种高分子合金膜等，膜组件有板式、卷式和中空纤维等，在不同的生产过程中都已成功的应用[1]。目前所用超滤膜较多由高分子材料制成，随着工业上超滤技术的应用和发展，以金属、陶瓷、多孔硅铝等材料制成的无机膜，在20世纪80年代初期至90年代获得了重要发展。如1980-1985年期间，美国UCC公司开发的载体为多孔炭、外涂一层陶瓷氧化锆的无机膜可用作超滤膜管，美国Alcoa/SCT公司开发的商品名为Membralox的陶瓷膜管，能承受反冲，可采用错流（CrossFlow）操作[2]。用无机膜进行超滤，比常规的分离技术更加经济有效。目前工业所用的无机膜几乎全部是多孔陶瓷膜或以多孔陶瓷为支撑体的复合膜。随着粉末技术的发展，很多优质价廉的烧结金属微孔管投入市场，它具有易于和金属构件组合、加工等优点。近年来，国外还有人烧结不锈钢微孔管内壁烧结孔径为0.1纳米的TiO2薄层，构成Scepter不锈钢膜[3]。
近30年是超滤技术迅速发展的时期，超滤技术被广泛地应用于饮用水制备、食品工业、制药工业、工业废水处理、金属加工涂料、生物产品加工、石油加工等。
1 工业废水处理中的应用
目前膜法水处理技术在环境过程中的应用，主要是超滤、反渗透、渗析和电渗析等方法用于处理各工业废水。超滤技术因其操作压力低、能耗低、通量大、分离效率高，可以回收和回用有用物质和水，特别是通量大的特点，使得超滤成为废水处理工程采用的主要膜分离技术。
1.1 电泳漆废水
国外超滤技术的较大规模应用开始于70年代，当时就是主要用于电泳涂漆工业。废水中的漆料是使用漆料总量的10%~50%，采用超滤技术处理电泳漆废水不仅可以减少漆的损失和回用废水，而且可以使有害无机盐透过超滤膜从而提高了电泳漆的比电阻，调节和控制、漆液的组成，保证电泳涂漆的正常运行。70 年代初期主要用CA膜管式超滤器处理阳极电泳漆废水，70年代后期，改用框式、卷式、中空纤维式超滤器处理阴极电泳漆废水。国内一些汽车厂、电泳漆行业也采用超滤技术，如长春汽车轿车厂从Aomicon公司引进中空纤维式阴极电泳漆专用超滤器，由30根直径7.62cm的膜组件并联而成，总膜面积约75 cm2，处理能力为1.5 t/h，装有循环液定时自动换向系统，以减少膜污染，延长膜清洗周期。北京某汽车厂原排放电泳漆废水量为200 m3/d，工件带出漆液量19.13 L/h，经用超滤法处理后，保证了电泳槽漆液的电阻率大于500 Ω/cm，维持了电泳漆的固体含量稳定，对电泳漆的截留率为97%~98%，排水量降到5 m3/d，节省了大量补充的去离子水[4]。中国科学院生态环境研究中心研制出荷正离子的中空纤维膜组件，对比实验表明结果良好，与进口膜性能相近，可以用于生产。无锡超滤设备厂对有关的超滤膜进行开发，以共聚丙烯腈为膜材料，二甲基乙酰胺为溶剂，添加适量致孔剂制取的荷正电荷超滤膜透液量大，性能稳定，油漆截留率高，抗污染性能好，也已用于生产。我国许多厂家引进国外超滤装置，所以用性能优良的国产荷电超滤膜装置取代进口装置成为现在的新目标。
1.2 化纤、纺织工业废水
化纤工业中有多种废水可用超滤法处理与回收。如回收聚乙烯醇（PVA），国外不少工厂已用于生产。日本某工厂采用8 cm2的管式超滤器将PVA原液由0.1%浓缩到10~15倍，进口压力为3.92×105 Pa，出口压力为1.96×105 Pa，进料温度55~66℃，膜的水通量为100~140 L/ (cm2·h)，对PVA的分离率为98.2%，每天回收PVA 20 kg，运行良好[5]。
染料废水种类繁多，组成复杂，主要包括含盐、有机物的有色废水；氯化及溴化废水；含有微酸和微碱的有机废水；含有铜、铅、铬、锰、汞等阳离子的有色废水；含硫的有机物废水。废水量大，浓度高，色度高，毒性大，是治理难度最大的工业废水之一。上海印染厂最早采用醋酸纤维外压管式超滤装置处理还原染料废水并回收染料获得成功，中科院环境化学所也完成了用聚砜超滤膜管式和中空纤维式装置处理染料废水的现场实验，脱色率为95%~98%，COD去除率60%~90%，浓缩液含染料15~20 g/L，并被印染厂引用于生产[6]。
洗毛废水是纺织工业污染最严重的废水之一，洗毛废水中含有大量的悬浮物、油脂和合成洗涤剂，其中主要污染物是羊毛脂。羊毛脂是日用化工、医药工业的原料，也是很好的防腐剂和润滑剂，具有较高的经济价值。传统回收羊毛脂的方法回收率较低，而采用超滤技术处理洗毛废水取得了好的效果。国内的许多毛纺厂和洗毛厂采用超滤法处理洗毛废水工艺，该工艺包括预处理、超滤浓缩、离心分离和水回用四个系统，比传统的离心工艺羊毛脂回收率提高1~2倍。具体操作工艺条件为[7]：料液温度50 ℃，操作压力0.12~0.35 MPa，膜表面流速3 m/s，膜平均水通量40 L/(cm2·h)，浓缩倍数为3~6倍，结果油脂截留率为98%~99%，COD截留率为90%~98%。
1.3 造纸工业废水
造纸工业耗水量极大，造纸废水主要来源于去皮、浆化、洗净、漂白、抄纸等工序。用超滤技术处理造纸废水既可以对废水中某些有用成分进行浓缩回收，又可将透过水回用。开山屯化纤浆厂是国内制浆造纸行业中第一家引进了具有国际80年代先进水平的大型超滤设备，并成功地用于亚硫酸盐制浆废液的处理，在此基础上又用自制聚砜膜代替进口膜而取得成功，实验证明达到了DDS公司生产的FSN61PP超滤膜的水平。工艺为：将废液预热升温到50~70℃，打开进料阀，废液经过过滤器进入储罐内，超滤始终控制入口压力0.6 MPa，出口压力0.3 MPa，膜的工作温度60~65 ℃，膜工作面积2.25 cm2。结果成品的木质素磺酸浓度大于95%，还原物去除率大于85%，固形物的率大于30%，达到了对废液中高分子木质素磺酸的有效分离、纯化以及浓缩的目的。日本于1981年采用NTU-3508超滤组件建成了日处理4000 m3的管式膜装置，是世界上最大规模的装置。我国目前已具备生产此类超滤和反渗透膜组件的能力，并迅速推广[8]。
1.4 印钞废水
我国印钞业擦板废液的处理一直是困扰印钞行业的老大难问题。中科院上海原子核研究所与上海印钞厂、南昌印钞厂、西安印钞厂等合作，从1993年开始进行了用板式超滤器处理擦板废液的工作，并对原有的HPL-Ⅱ（A）型超滤器进行了改进，研制成功适用于处理印钞擦板废液的HPL-Ⅱ（B）型板式超滤器。经超滤处理后，透过膜的清液不含油墨，碱的含量不变，对COD的去除率为99%以上，对固含量为3%的擦板废液可浓缩至12%，废液的回收率为75%，且比采用中和法处理废液省力省大量资金。
1.5 酿造工业废水
味精废液是含大量菌体等有机物、氯化物的粘性液体，COD高达70 000 mg/L，废液的排放对环境造成严重的污染，同时废液中还含有一些价值很高的代谢副产物。味精厂用CA、PS、PVC等超滤膜对味精废液进行处理，其操作条件为：操作压力0.25MPa，操作温度25℃，超滤浓缩倍数5~6倍，处理结果表明：透过液清澈透明，菌体去除率达98%以上。透过液经管道输入酱油厂用来生产味精酱油；对浓缩液进行超滤可得到含蛋白质和脂肪及核酸的价值很高的代谢副产物；超滤谷氨酸发酵液，透过液清澈透明，用来提取谷氨酸可大大提高纯度和提取率[9]。
1.6含油废水的处理
乳化油废水是一种常见的工业废水，超滤法处理乳化油废水应用已有20多年。在1979年，西德已有超过250个超滤设备被用于浓缩乳化油，所用膜组件为管式、卷式和板式，1989年膜生产单位提高为能处理乳化油废水的系列膜设备。采用荷电中空纤维膜处理含有氢氧化钠、磷酸盐、碳酸钠、硼酸钠、亚硝酸钠和非离子或阴离子表面活性剂的乳化油废水时，在温度50℃，进口压力0.12 MPa，出口压力0.10 MPa时，透过液通量达25~33 L/(cm2·h)，透过液含油量仅十几mg/L。对于含有氢氧化钠、盐等水溶液和部分表面活性剂的透过液稍加调整即可回用脱脂。浓缩液进入油-水分离器，分离出来的油品可回收形成无排放体系。目前，上海宝钢采用Abcor公司管状膜的大型超滤设备来处理乳化油废水。中科院上海原子核研究所选用PSF100型超滤膜采用3块HPM型隔板并联成板式超滤器，在料液流速1.6 m/s，平均压力0.3 MPa，自然升温等运行条件下，先后进行2次连续浓缩运行，结果表明：油分截留率大于99%，COD的去除率达到95%，体积浓缩比高，超滤平均通量为30 L/(cm2·h)，处理乳化油废液效果很好[10]。
含原油废水中含油量通常为100~1000 mg/L，超过国家排放标准（10 mg/L），故排放前必须进行除油处理。可采用中空纤维超滤膜组件和超滤设备，在操作压力为0.10 MPa，废水温度40℃，膜的透水速度可达60~120 L/(cm2·h)，可以把含原油100~1000 mg/L的废水处理达到环境排放标准10 mg/L以下，也使处理后的水质达到了低渗透油田的注水标准[11]。
金属加工过程中产生大量的含有切削油、悬浮物和洗涤剂的废水，必须进行处理才能排放。超滤处理可把废水分离成两部分：浓缩液中含有油和悬浮颗粒，透过液中几乎不含油。用超滤与微滤联合进行处理，先用微滤把油浓缩至10%，其中微滤膜的透水能力为250 L/(cm2·h)，在进行超滤处理，可回收85%的清洗剂。用超滤处理钢厂冷压车间的压延油废水时，先用80目筛网过滤后，含油废水进入循环槽，再经60目筛网过滤后进入超滤膜，超滤浓缩液进入油-水分离器，分离出的油含油量大于90%，可进行燃烧处理，分离出的水返回循环槽进行超滤处理。超滤透过液可循环使用，超滤过程中的透水量和透过液的油分浓度都很稳定，不受供给水中油分浓度的影响。
处理石油开采产生的含油废水，可在油田用膜分离器中进行超滤与反渗透（或纳滤）的组合操作。先使分离出的水进入中空纤维超滤膜，透过液再进入反渗透膜（或纳滤膜），不但去除了悬浮物，还去除了溶解盐和溶解油，以满足特殊水质的要求。
用超滤处理各种乳化油废水的开发还在进行，分离效率已基本解决，而要攻克的难关是膜的污染与清洗问题[12]。
1.7 制革工业废水
制革工业脱毛用的原料主要是Na2S和石灰，其废水产生量约占皮革污水总量的10%，且毒性大，硫化物含量达2 000~4 000 mg/L，悬浮物和浊度值都很大，是皮革工业中污染最为严重的废水。在对废水进行处理时，用超滤法分离其中蛋白质，采用磺化聚砜类膜进行超滤，把浸灰废液的浓度提高5~10倍，膜不会出现堵塞现象，其处理效果优于一般净化技术。
超滤可回收40%的Na2S、20%的石灰和68%~70%的液体，回收大量的蛋白质，据估算，每吨盐腌皮可获得30~40 kg的角蛋白，因而具有较好的经济效益[13]。
1.8食品工业废水
生产大豆分离蛋白质会产生大量的高浓度有机废水，用超滤法处理起废水，既可回收经济价值很高的可溶性蛋白和低聚糖，又解决了环保问题，并且与传统的处理方法相比，运行费用低，产出效益高，回收产品质量稳定，操作简便。
马铃薯生产淀粉的废液有机物含量高，COD通常在10 000 mg/L左右，国外应用超滤技术去除马铃薯淀粉排放废水中的COD并浓缩回收可溶性蛋白质，国内也用膜装置为聚砜（PS）和聚丙烯腈（PAN）中空纤维超滤膜组件进行实验，工艺条件为：操作压力0.10 MPa，进料流量70 L/h，室温，超滤前调整料液pH 3.5左右（接近蛋白质等电点，截留率高）。实验结果表明超滤效果较好，废水的COD值由8 175 mg/L降为3 610mg/L，COD去除率为55.8%。膜污染后用40 ℃、0.1 mol/L的NaOH溶液来清洗，恢复率在90%左右[14]。
超滤技术还用于摄影废水、放射性废水等废水的处理。
参考文献
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6 许振良.膜法水处理技术.北京:化学工业出版社，2001.301~303
7 许振良.膜法水处理技术.北京:化学工业出版社，2001.307
8 郑领英，王学松. 膜技术．北京：化学工业出版社，2000.156
9 侯玉珍，王黎霓.超滤技术在治理味精废液中的应用.轻工环保，1994，16(1):6~10
10 楼福乐.超滤法处理含乳化油废液.环境科学，1998，19(4):65~68
11 许振良.膜法水处理技术.北京:化学工业出版社，2001.300
12 郑领英，王学松. 膜技术．北京：化学工业出版社，2000.157
超滤膜分离的基本原理范文3
【关键词】：膜技术、超滤膜、给水
中图分类号：TU991.41文献标识码： A 文章编号：
引言
20世纪初研发出混凝－沉淀－过滤－消毒的净水工艺，是第一代城市饮用水净化工艺，也称为常规处理工艺。由于水环境污染，在城市饮用水中发现了种类众多的对人体有毒害的微量有机污染物（如致癌、致畸、致突变物质等）和氯化消毒副产物，而第一代工艺又不能对其有效地去除和控制。在这个背景下研发出了第二代城市饮用水净化工艺，即在第一代工艺后面增加臭氧―颗粒活性炭处理工艺。第二代工艺使水中作为氯化消毒副产物前质的天然有机物和微量有机污染物得到有效去除，大大提高了饮用水的化学安全性。该工艺近年来也在我国的一些大型水厂和经济发展较快地区的水厂中得到应用。广州市自来水公司南洲水厂就是采用常规工艺加臭氧―活性炭处理工艺，出厂水质达到双标。为了适应原水水质的变化和满足不断提高供水水质的需求，以超滤为核心的组合工艺出现了，该工艺被称为第三代城市饮用水净化工艺。膜工艺能较彻底去除病毒、细菌等包括“两虫”在内的微生物，以及实现超低浊度（小于0.1NTU）的出水。应用超滤技术对常规工艺进行升级换代改造将是今后城市饮用水净化工艺的一个新选择。
一、国内水处理膜技术的发展
近年来，国内水处理膜技术进步也很快，在一些领域已达到世界先进水平。如天津膜天膜科技有限公司的PVDF中空纤维膜，上海斯纳普分离科技公司用于膜生物反应器的平板膜技术、上海佳尼特膜科技公司的系列反渗透膜技术、杭州天创净水设备公司的膜分离工艺、北京时代沃顿科技公司的复合反渗透膜技术、杭州洁弗膜技术有限公司的中空纤维膜技术等，代表了国内膜技术领域发展的最新水平，也将为石化等工业用水处理和废水的回用提供全方位的技术支撑。
在膜制备方面也已取得了重大突破，其中反渗透膜制备技术已达到世界先进水平。国产反渗透膜脱盐率已达到99.7％，国内市场占有率达到12％。我国在全球范围内首创了PVDF同质复合中空纤维膜技术，填补了国际空白，并成为饮用水深度处理的主流技术；攻克了热致相分离(TIPS)法制备聚偏氟乙烯中空纤维膜新工艺，突破了国外技术封锁，并将实现工业化生产。
二、超滤膜工艺的概述
膜分离过程是以选择性透过膜为分离介质，在膜的一侧加以某种推动力时，原料侧组分选择性地透过膜，从而达到分离或提纯的目的。超滤法是用于截留水中分子量大于500，而直径为0.005～10μm的大分子和胶体，如细菌、病毒、淀粉、树胶、蛋白质、粘土和油漆色料等，因为这类液体在中等浓度时，渗透压很小，水和低分子量溶质则允许透过膜。超滤膜运行压力偏低，且保留了对人体有益的矿物质，自来水厂膜处理目前多采用超滤工艺。
超滤膜应用于自来水处理具有以下突出的优势：超滤膜的出水水质好，水质稳定，出水浊度几乎与原水水质无关，出水浊度通常低于0.1NTU；出水微生物安全性高，采用超滤可完全截留水体中的细菌、红虫、贾第虫和隐孢子虫等致病菌；消毒副产物生成量极低，超滤产水的化学安全性好；超滤前可不投加混凝剂，或者仅需投加少量的混凝剂，因此超滤产水无残余金属离子如铁、锰等超标问题；超滤工艺只用压力做推动力，因此分离装置简单，操作容易，易于自控和维修；超滤水厂供水规模灵活，仅需要增减超滤膜组件即可，适用于任何规模供水量的净化处理，并且改扩建容易；膜装置的标准化、模块化与相对集约化，使传统水厂的施工周期缩短，占地面积大为减少。
但超滤膜也有其一定的局限性，比如对氨氮等溶解性指标的去除能力不足；对工作环境的要求高必须放在有遮挡的地方，避免冰冻和直接阳光照射等。
三、膜技术在市政给水中的应用研究
1、江苏金坛自来水厂应用膜技术力让自来水能直饮，在自来水生产工艺过程中应用天津膜天膜的超滤技术,减少药物投放量,使水质更好,甚至达到可以直饮的程度,这样的技术已经被攻克,改善了金坛市市民的饮水安全问题，使市民都喝上清澈的直饮自来水.
2、西江原水超滤膜中试
中试基地位于佛山市三水区金本水厂内，试验系统包括混凝沉淀砂滤常规处理系统和超滤处理系统。常规段，进水流量13~15m3/h，混凝剂为PAC，投加量一般在45~160mg/L，沉淀池出水浊度在2NTU以下。西江原水经混凝沉淀后，分别进入三套超滤系统（浸没式真空抽吸系统两套，压力式超滤系统一套），对比试验不同超滤膜和不同超滤系统的净水效果，同时优化超滤系统的运行参数，考察超滤系统化学清洗方式和效果。
（1）、西江原水常规处理与超滤膜处理水质对比
①西江原水常规处理与超滤膜处理两种工艺的出水水质全分析表明：超滤系统出水浊度低于砂滤出水浊度，但两者除了浊度稍有区别之外，其它各项指标基本相同。
②由于超滤膜对胶体物质具有良好的截滤能力，其出水浊度通常在0.10NTU~0.14NTU之间，出水＜2μm颗粒数在150个/mL以下；而常规处理工艺得出水浊度通常在0.2NTU~0.3NTU之间，出水＜2μm颗粒数在1800个/mL以上。因此，超滤膜对浊度的去除较常规处理工艺占有优势。（研究表明当水中粒径大于2μ的颗粒数超过100个/mL时，水中存在贾第虫、隐孢子虫的几率很大。超滤系统出水中的颗粒数远远少于砂滤池出水中的颗粒数，超滤能够大大提高出水的微生物安全保障能力和水平。）
③由于砂滤池对溶解性有机物具有一定的去除能力，故常规处理工艺对氨氮的去除率略高于超滤膜处理工艺。
（2）、各超滤系统对比
①在金本水厂现场试验条件下，膜天膜浸没式超滤系统、美能压力式超滤系统、以及美能浸没式超滤系统出水浊度以及其它指标大致相当。其中膜天膜浸没式超滤系统出水浊度最小。
②膜天膜超滤系统出水中粒径小于2μm的颗粒数少于10个/mL，少于美能浸没式超滤系统和美能压力式超滤系统出水中的颗粒数。
③在金本水厂现场试验条件下，膜天膜浸没式超滤膜、美能压力式超滤膜和美能浸没式超滤膜和的产水量分别为1.2、1.73、0.8 （m3/m2•h）；产水率分别约为92.2%、98.5%、90%。
四 、存在问题及解决对策
根据示范工程设计、建设和运行管理经验, 总结了超滤膜技术在市政供水行业应用中存在的一些问题及解决对策。
1、超滤膜的制造成本目前还相对偏高, 膜寿命短, 使得超滤工艺的运行成本中折旧费较高, 加大了自来水的生产成本, 这成为超滤膜在市政自来水中大规模应用的瓶颈。
2、膜污染是超滤膜应用中最大的问题, 需要针对原水水质优化超滤工艺的运行条件, 完善超滤膜污染的控制方法, 提高超滤系统的处理能力。
3、膜丝破损是超滤膜水厂保证供水水质所面对的另一个挑战, 应设置先进的膜完整性在线监测和修复系统。
4、超滤膜系统的自动化程度较高, 但一旦控制系统出现问题, 整个膜系统就会陷于瘫痪, 因此应设法提高超滤膜系统的稳定性和可靠性。
结论
超滤工艺在自来水厂运用已日渐成熟，并显示其在水处理应用方面独特的优越性，随着工业的进一步发展，膜分离技术将有更广阔的应用前景。
参考文献：
超滤膜分离的基本原理范文4
关键词:超滤膜；环保工程；水处理；应用
中图分类号： E271 文献标识码： A
超滤膜技术是一项能够将溶液净化、分离、浓缩的膜分离技术，超滤膜的孔径在0.002至0.1微米，介于微滤和纳滤之间的。与传统的分离工艺相比较，超滤膜技术具有低耗能、低操作压力、高分离效率、大通量以及可回收有用物质的优点。随着供水方面饮用水品质要求的提高，和中水回用、再生水的应用推广，超滤膜技术也广泛应用于饮用水净化、生活污水的回收以及海水淡化等方面。超滤膜技术在环境工程水处理中被广泛应用，发挥着不容忽视的作用，各工厂企业都可借鉴，不仅提升业绩，更能节省能源环保。
一、超滤膜技术的基本原理以及特点
1.1 超滤膜技术的基本原理
超滤膜技术在环境工程水处理中的应用范围越来越广泛，工作原理是在超滤膜两侧压力差的驱动下，溶剂与部分的低分子量溶质穿过膜上的微孔到达膜的另一侧，高分子溶质以及其他胶体被截留下来，从而实现溶液的分离。截留高分子溶质以及其他胶体物质的原理主要是机械筛分作用，有时候膜的表面的化学特性也起着一定的截留作用。
1.2 超滤膜技术的特点
超滤膜技术具有以下的特点如下：第一，过滤精度高，分离效果好。超滤膜分离孔径以下的低分子量溶质和溶剂能透过膜材料，高分子溶质、胶体、细菌以及悬浮物质被超滤膜截留，通过超滤膜技术能够将水中99.99%的胶体、细菌以及悬浮物去除掉。与传统的方法相比较，产水水质比较好；第二，超滤膜技术的应用领域广泛。超滤膜技术应用范围广泛，纯水、超纯水制备中用作反渗透的前处理及纯水的末端处理；饮用水、矿泉水制备中用于分离细菌、胶体、悬浮杂质及大分子有机物，净化水质；发酵、酶制剂工业、制药工业、食品行业用于产品的分离、浓缩、纯化与澄清；工业废水与生活污水的净化和回收。第三，超滤膜材料的化学稳定性好，适用范围广。依据制膜材料的不同，超滤膜可分为无机膜和有机高分子膜。无机膜主要有陶瓷膜和金属膜，具有耐高温、耐有机溶剂的特点，可用于特种分离。有机高分子膜包括纤维素酯类、聚砜类、聚烯烃类、聚氟材料类、聚氯乙烯类等。这些高分子材料具有不同化学特性，能够适应酸、碱、溶剂、高温等使用环境，可广泛应用于各种领域中；第四，超滤膜技术通过机械筛分进行分离，可以彻底消除或者显著减少化学药剂的使用，避免没有必要的二次污染；第五，超滤膜技术系统可采用模块化设计，自动化程度高，运行管理方便，可靠性高；第六，超滤膜技术分离效率高，与传统工艺相比能大大减少空间及土地资源的投入。超滤膜技术在分离浓缩过程中无相变，可减少能源消耗。
二、超滤膜在环保工程水处理中的应用
由于超滤膜技术具有稳定的物理化学特性和良好的分离性能, 目前被广泛运用于环保工程的水处理方面,具体应用在以下水处理方面:
2.1 供水工程
随着工业废水和城市生活废水的不断排放,我国的水污染问题日益严重,人们对饮用水的水质要求也越来越高。超滤膜技术能够去除源水中的大分子、胶体、细菌、病毒、微粒等物质。超滤膜技术结合粉末活性炭吸附等传统工艺广泛应用于微污染源水处理，目前已用于黄河水、长江水及水库水的微污染水源供水处理。超滤膜技术还广泛应用于提供高品质引用水中，超滤膜技术能够有效去除细菌、病毒等有害物质，减低后续消毒剂用量，能够减少卤代有机物的产生，提高供水品质和安全。
2.2 海水淡化及纯水制备
海水在地球上含量较为丰富的水资源,随着淡水资源的不断紧缺,海水淡化便成为了有效解决淡水资源短缺的一个要途径。海水淡化技术经过几十年的发展,取得了长足的进步。随着电子、医药行业的发展，对纯水、超纯水的需求也随之发展。运用反渗技术进行海水淡化及纯水制备是一项重大的技术突破和改革,不仅能耗和成本都相当低,其脱盐率也相当可观的。随着反渗技术的发展,膜技术在海水淡化及纯水制备方面也得到了一定发展,尤其是超滤膜技术。超滤膜由于其强大的物化性能和分离性能,应用于海水淡化及纯水制备中,能够有效控制反渗系统中进水水质,延长反渗透膜的使用寿命，降低制水成本。
2. 3污水处理及中水回用
随着社会经济发展和居民生活水平的提高，人们对环境质量的要求也越来越高，污水排放标准也逐步提高。超滤膜技术以其分离效率高、操作压力低、抗污染的特性在污水处理及中水回用中得到广泛应用。膜生物反应器将超滤膜技术与传统的生物处理结合在一起，利用超滤膜优异的分离特性，既能保证出水的水质，又能高效截留水中的微生物，提高反应器内污泥浓度，增加硝化菌、反硝化菌等生长世代较长的微生物量，进而提高生物脱氮、除磷的效率，并且使一些难以常规生化处理的大分子物质得到有效降解。目前，膜生物反应器在污水处理行业中得到广泛应用。随着建设节约型社会的推进，水资源的重复利用率也越来越高，中水回用也得到了长足的发展。以超滤膜技术为核心的连续超滤技术，可提高优质的回用水资源。
2. 4 处理含油废水
随着我国城市化进程的不断加快,含油废水的排放量不断增多,对城市水资源造成了严重的污染,因此,有必要对含油废水进行处理。含油废水中主要含油分散油、浮油和乳化油,对于分散油和浮油的处理相对容易,对乳化油的处理却相对较难。然而运用超滤膜技术处理含油废水时,能够有效地使水和分子量较低的溶质透过,有效截留含油废水中的乳化油、BOD以及COD,有效实现含油废水的处理,降低含油废水对城市水资源的污染。
2. 5 处理电镀废水
电镀工业中用水量相对较大,产生的废水也相对较多。由于电镀工业的特殊性,其废水中往往含有大量的较强毒性的六价铬、铜、镍、镉、锌等重金属离以及子氰化物,对人体、动物以及农作物都有着严重的危害,因此,应当对电镀废水进行有效处理。电镀废水中的离子很难被微生物吸收,可生化性较小。采用铁氧化法进行电镀废水处理时,处理后的出水污泥含量较多,色感较差;采用电解法进行电镀废水处理时,投资及耗电量都相当大,成本相对较高。然而,采用超滤膜和反渗膜连用技术进行电镀废水处理时,能够有效去除电镀废水中的87%的总有机碳、99.8%的镍、95%的硝酸盐以及97%的导电率,有效降低渗透膜的污染,提高渗透膜30%～50%的通能量,对电镀废水进行有效处理,降低电镀废水对环境的污染。
三、超滤膜技术在水处理中的问题
超滤膜技术在水处理中的问题主要表现在以下几个方面：第一，膜污染的问题严重影响了超滤膜的应用。在膜的表面膜污染以及污染物质的沉积减少了膜的通量。超滤膜的污染主要包括：吸附污染、沉淀污染以及生物污染。在控制超滤膜污染中通常采取合理选用膜组件、进行膜面的预处理等方法。所以，为了能够延缓膜污染，就要不断提高超滤膜系统的处理能力，从而使得运行费用降低。第二，不管是压入式超滤膜还是浸入式的超滤膜都需要通过压力进行驱动。第三，缺乏成熟的膜技术以及其他技术联用的水处理方法，从而在一定程度上制约了膜技术的发展。第四，超滤膜技术在小规模农村饮用水的处理过程中，由于缺乏相关理论的支持，从而使得超滤膜技术在农村没有得到广泛的推广。
四、结束语
随着社会经济的不断发展以及人民生活水平的不断提高，从而使得水行业面临着巨大的挑战。水行业所面临的挑战如下：第一，城市居民不断提高生活饮用水水质标准，并且对饮水中的污染物限值做出了严格的规定，对供水安全及供水品质提出新的要求。第二，生产以及生活排放的污染物较多，随着居民环境意识的提高及对生活环境的追求，污水排放标准不断提高，对现有的污水处理技术也提出了新的挑战。超滤膜技术以其优异的分离特性无论在提供优质安全的引用水方面，还是污水处理中水回用方面都有广阔的应用前景。
参考文献
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[4] 杨伟航.超滤膜技术在环境工程水处理中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2012,(28).
超滤膜分离的基本原理范文5
关键词：纯水制备工艺；超滤；反渗透；设计分析
【分类号】：TU991.2
1.前言
对原水进行处理和加工后使之符合纯水的指标是当前人们对水资源需求的基本要求。随着技术的不断提升，水处理行业中先后引入了大批的成熟的技术和产品，促进了水处理行业的良性及稳定发展。超滤与反渗透技术是一项在纯水制备过程中应用最广泛的技术，该项工艺技术同时也在污水处理、海水淡化及工业废水处理等领域受到业界的广泛使用。对此，我们针对超滤与反渗透工艺在纯水制备工艺中的应用就机理、简单应用及常见问题开展探究，希望国内众多水处理公司能更好的运用该项技术，促进业内更好的发展。
2.超滤与反渗透工艺的机理
2.1超滤工艺的机理
传统的水处理工艺相对简单，首先是对原水进行简单预处理，其次在水中加入一定的净化及消毒剂去除异味，再次放入沉淀池中将悬浮在水表面的颗粒去除，最后再做过滤杂质、沙粒等处理，这样的水处理工艺无法将水中残存的有害物质进行有效清除，如果人们长期饮用此类水质一定会改变身体素质，为了提升水质量，超滤技术应运而生。超滤的基本原理就是利用流体的自身压力驱动和切向流动而发挥出的过滤功能，其可以按照分子量颗粒的实际大小来分离。在这一过滤过程中当然会使用到超滤膜。超滤膜就是利用压力活性膜，其在压力的推动下可截留一些分子量较高的物质。当原水受外界压力影响下按照一定的流速经过超滤膜时，分子量在300―500以下的溶质会直接通过该超滤膜，而大于该指标的分子量则被截留，这就是水净化的基本原理。一般情况下超滤膜的孔径大小大约是在（0.002-0.1）μm，因此水中含有的小分子量溶质、悬浮颗粒、细菌、胶体、病毒等物质均可以有效去除。水处理工艺不会单单只是超滤，还需进入反渗透膜系统，而进入该系统之前必须先做好预处理，使水质达到反渗透的进水指标要求后经对应加压泵后进入膜组件。而反渗透的预处理通常是选择超滤，主要是因超滤膜说可以全部清除超过0.1μm的溶质，有机物的清除率也达到10%-30%，悬浮颗粒、病菌、微生物等清除率为100%，最值得一提的是其处理过程中所使用到的化学制剂用量最小，可有效降低污染排放量，是当前预处理设计的首选。
2.2反渗透（RO）工艺的机理
RO技术在未来环境工程中有很大的发展空间，其可促进环境效益和经济效益的增加。RO技术也称为逆渗透技术，其基本机理就是利用外界的压力将水溶液中的所有溶剂通过反渗透膜后将溶剂成功分离，其与自然渗透的机理相反，因此称为反渗透。反渗透膜的孔径大小大约为（0.1-1）nm，是由高矩阵的聚合纤维素构成，可截留盐分。RO技术是当前效率最高、最节能环保的一种分离技术，在大于渗透压的外界压力下，利用只允许水分子通过的反渗透膜而将溶剂与溶质进行分离，达到净水的目标。根据不同的渗透压，将大于渗透压的溶液进行分离、纯化和浓缩。关于反渗透膜的脱盐原理当前有不同的说法，如氢键理论、优先吸附-毛细管流动理论和溶解-扩散理论等。RO技术在应用过程中有两个关键点，一个是有反渗透膜，一个是有外界压力。在水溶液中最难清除的杂质当属溶解性盐类物质。人们通常将反渗透的除盐率效果来判断该技术的净水效果。而RO技术的除盐率主要由反渗透膜的选择性来决定。高选择性的反渗透膜其除盐效果可达到99%。现有的反渗透系统中，期除盐率通常是设置在95%-99%之间，而SiO2的清除率是99%以上。同时也有专家指出，针对反渗透膜的研制工作，应制作出具有更高抗压、抗酸、抗氧化及耐酸性等效果，同时也要容易清洗，加强反渗透膜的分离效果和其他膜之间的结合方式，改善各种膜组件，使反渗透膜在使用过程中得到更好的保护，延长寿命。
3.超滤-反渗透工艺在饮用水处理中的应用
当前水资源受到严重污染，居民饮用水的安全也受到影响。对水进行处理和净化是当前应用水工程工作的重心。实现饮用水的净化需要有效去除水溶液中的病菌、悬浮物及各种微生物等，使水质达到饮用标准。而在这一净化和处理过程中，超滤-反渗透技术发挥着其巨大的作用。传统的饮用水处理及净化步骤多是先混凝，再沉淀、过滤，最后是氯消毒。其净化处理过程中需要用到的混凝剂、化学制剂等量特别大，若是稍有使用不当不仅无法控制，而且还会产生严重的污染问题。特别是使用氯气进行消毒不仅会引发畸形和致癌，还会导致突变的CHCl3，因此传统工艺不宜再使用。与传统的工艺不同，超滤-反渗透技术可以有效去除水溶液中的米级颗粒和细菌悬浮物，并能大量去除各类有害物质，在提升饮用水的质量上比传统工艺有着更明显的效果。超滤-反渗透技术在饮用水中的应用主要是对原水做脱盐处理，使水达到纯水相关指标。为了提高除盐率，应对水溶液做深度处理，现采用两级两段反渗透，具体处理流程。需要注意的是在原水进入水箱之前应使用杀菌剂做杀菌处理，超滤出水进入反渗透之前应加入阻垢剂，这样可提高水质的PH值。
4.应用过程中常见问题的具体分析
超滤-反渗透系统在应用过程中有可能出现下述几个问题：一个是关于超滤运行方式的选择问题。超滤运行方式有错流和全流过滤两种。前者指的是水进入超滤膜之后，该膜会部分成为产水，而另一部分会夹带其他杂质排除成为浓水，后者是指水进入超滤膜之后，该膜会全部成为产水而经过滤液流出。两者各有优势，前者可处理悬浮物更高的进水，后者运行成本低。笔者认为当超滤进水的悬浮物和浑浊度较高时可选择错流过滤方式，可用于污水处理工艺中；当超滤进水的悬浮物和浑浊度较低时，可选择全流过滤方式，可用于净化自来水、井水工艺中。二个是反渗透膜型号、数量及排布方面的问题。型号上应结合原水水质情况适宜选择，而后两者可结合系统的水通量及回收率对膜件数量进行确定和排布。
5.结束语
我国的水处理工艺相对简单，而超滤与反渗透技术以其特有的高效异味清除率和过滤有害物质等优势而在纯水和超纯水制备中不断被广泛应用。超滤膜技术具有强大的物化和分离效果，同时利用反渗透的分离与浓缩效果使水环境得到进化、污染控制及水再生等，因而该项技术能否在纯水制备工艺中发挥更大的效用是业界重点研究的问题。上文针对超滤与反渗透技术的应用机理、简单应用及应用存在的问题等进行了详细的阐述与解析，这说明了该项技术在水处理过程中有着举足轻重的效果，应加大该项技术的推广和研究，更好的解决水资源短缺问题。
参考文献：
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超滤膜分离的基本原理范文6
关键词：超滤；羊肚菌；多糖
中图分类号：S646.2文献标识码：A文章编号：1672-979X(2008)11-0035-03
Study on Separation of Extracellular Polysaccharide from Morchella by Ultrafiltration
LI Wei1, WANG Zhong-min2 , GONG Ping3 , ZHAO You-xi3, JIA Jun-li4
(1. College of Food Science, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China; 2. Xinjiang Uygur Autonomous Region Food and Drug Administration, Urumqi 830000, China; 3. Biochemical Engineering College of Beijing Union University, Beijing 100023, China; 4. Xinjiang Uygur Autonomous Region Institute for Drug Control, Urumqi 830000, China)
Abstract：Objective To study the optimum condition of concentration and purification of extracellular polysaccharide from Morchella by ultrafiltration technology. Methods With retention rate and membrane flux as parameters, the optimum ultrafiltration condition was defined by investigating the size of ultrafiltration membrane, ultrafiltration pressure and temperature. Results The optimum ultrafiltration condition for extracellular polysaccharide from Morchella was as follows: ultrafiltration membrane with a molecular cut off of 10 ×103, ultrafiltration pressure of 0.100 MPa and temperature of 20 ℃. Conclusion Under this condition, the retention rate of extracellular polysaccharide from morchella can be up to 95.72 %.
Key words：ultrafiltration; Morchella; polysaccharide
羊肚菌属子囊菌亚门（Ascomycotina）盘菌目（Peziaies）马鞍菌科（Helveliiaceae）羊肚菌属（Morchella），因其菌盖表面呈许多小凹坑，外观极似羊肚而得名，是珍贵的野生食药用真菌。本草纲目中对羊肚菌的记述是“甘寒无毒、益肠胃、化痰理气”[1-3] 。现代药理研究表明，羊肚菌多糖是药用有效成分之一，有增强机体免疫力、抗疲劳、抗病毒、抑制肿瘤等诸多功效[4]。羊肚菌富含蛋白质、多糖、核酸以及多种微量元素和维生素。以羊肚菌为原料的保健品已得到美国 FDA的许可。已有大量的研究分析羊肚菌中的多糖、蛋白质、核酸、生物碱、有机酸、甾醇、萜类及无机盐、维生素等活性物质，但对羊肚菌深层发酵提取胞外多糖的研究尚少。我们利用超滤技术研究确定了羊肚菌胞外多糖提取浓缩纯化的最佳条件，为进一步放大实验和工业化生产的优化和控制提供理论依据。
1材料
1.1菌种
黑脉羊肚菌As 50536（中国农业微生物菌种保藏管理中心）。
1.2对照品
葡聚糖（相对分子质量500 000，Sigma公司）。
1.3培养基
斜面种子培养基PDA：马铃薯20.0 %，蔗糖1.5 %，琼脂1.8 %，水1 000 mL；液体发酵培养基PDGH：马铃薯20.0 %，蛋白胨0.1 %，葡萄糖2.0 %，MgSO4・7H2O 0.1 %，KH2PO4 0.1 %。
1.4试剂
乙醇、氢氧化钠、柠檬酸钠、无水硫酸钠、硫酸、苯酚、硫酸铜等均为分析纯。
1.5主要仪器
UV-1700紫外分光光度计（Shimadzu公司）；3K15型离心机（Sigma公司）；QL-901型旋转混匀器（海门其林贝尔仪器制造公司）；THZ-D台式恒温摇床（太仓实验设备厂）；RO(NF)-UF 4010型实验室膜分离装置膜组件：截留相对分子质量分别为10×103，50×103，100×103；有效膜面积分别为0.1，0.1，0.4 m2 （上海东亚核级树脂公司）；0.2 μm微滤组件（天津膜天膜工程技术公司）；HH-4数显恒温水浴锅（金坛宏华仪器厂）。
2方法
2.1羊肚菌培养
培养基常规灭菌。温度25 ℃、接种量10 %、装量50 mL/250 mL 三角瓶，加10 粒玻璃珠pH 7.5，转速180 r/min，摇床培养3 d。测量菌丝体密度，二层纱布过滤菌丝体，得羊肚菌发酵液。
2.2预处理及超滤方法
预处理粗提液除去杂质以减少对膜的污染[5，6]。用0. 45 μm微孔滤膜除去粗提液中的固形物，以避免超滤时固形物堵塞膜。
2.3超滤条件的优化
以截留率和膜通量为参数，超滤膜大小、超滤压力、超滤温度3项因素优选最佳超滤条件。
2.4乙醇沉淀
浓缩液加入3倍体积无水乙醇，－4 ℃冷藏。24 h后 5 000 r/min离心15 min收集沉淀，重复数次，干燥，得粗多糖。
2.5Sevag法脱蛋白质
将粗多糖溶于适量水中制成多糖液，按5∶1的比例加入氯仿正丁醇溶液，置分液漏斗中振荡，分出上层糖液层，重复数次。浓缩多糖液，干燥得白色晶状脱蛋白质多糖。
2.6多糖含量的测定
培养基中夹带的淀粉、蔗糖等糖类物质的干扰会影响羊肚菌胞外多糖含量的测定，所以采用改进的ROBERTS铜方法测定羊肚菌胞外多糖[7-9]。用葡聚糖做标准曲线。
2.7膜通量与截留率计算方法
膜通量 J = V/(A×t)
式中 J：膜通量[mL・（cm2・min）-1]；V：透过液体积（mL）；A：膜的有效面积（cm2）；t：操作时间（min）
截留率=(截留液中多糖体积×截留液中多糖浓度)／(料液中多糖体积×料液中多糖浓度)×100 %。
3结果
3.1羊肚菌胞外多糖相对分子质量的分布
制取的多糖相对分子质量（Mr）分布一般范围较宽，从几千至几万不等。如果不确定所要分离的多糖Mr的大小，则需预选确定截留值[10]。本实验控制超滤压力0.100 MPa，超滤温度20 ℃；将羊肚菌发酵液顺序用100×103，50×103，10×103超滤膜处理，分别测定各级截留液及10×103超滤膜透过液中羊肚菌胞外多糖的Mr，结果100×103以上占23 %，(50～100)×103占25 %，(10～50)×103占44 %，＜10×103占3 %，损耗5 %。
经测定，10×103超滤膜超滤所得截留液中羊肚菌胞外多糖高达92 %。直观分析，100×103，50×103和10×103超滤膜截留液，10×103超滤膜透过液的颜色和浊度呈梯度递减，10×103透过液几乎澄清。因此，用10×103超滤膜可得到大部分羊肚菌活性多糖。因为连续使用3个膜组件超滤，多糖有5 %的损耗。实验还表明，100×103与50×103超滤膜组件的超滤速度快于10×103的膜组件。
3.2超滤膜超滤参数比较
超滤膜截留Mr的选取应遵循下列标准：在基本保证截留率的条件下，使膜通量最大，才能保证超滤的效率。一般情况是，不同截留Mr的膜，其超滤通量随截留Mr的增加而增加，但多糖损失亦增加。100×103超滤膜通量虽大，但多糖截留率不高。因此，本实验控制超滤压力为0.100 MPa，温度为20 ℃，比较10×103和50×103两种规格超滤膜组件的截留率和平均膜通量，结果见表1。
由表1可见，两种膜平均膜通量相差不大，但10×103超滤膜对多糖的截留率远远优于50×103的，几乎没有损失多糖。因此，截留Mr为10×103的超滤膜可作为较理想的超滤膜组件。
3.3超滤压力的选择
选择截留相对分子质量为10×103的RO(NF)-UF 4010型超滤膜组件，控制超滤温度为20 ℃，调整滤膜出口端的限流阀控制超滤压力，将400 mL发酵液浓缩为40 mL。研究截留率、平均膜通量随超滤压力变化的情况，结果见表2。
由表2 可见，平均膜通量随超滤压力的增加而增加，但增幅逐渐减少，并且随压力增加截留率相应降低。实验表明，尽管采用0.120 MPa压力其初始通量较大，但随超滤时间延长，膜通量下降速度较快，逐渐接近0.100 MPa压力下相应时间的膜通量。这是由于溶液中溶质与溶剂通过膜的速率不同，在膜界面溶质浓度大幅上升，出现浓差极化，降低了溶剂的通量[11]，如果持续运行膜将被严重污染。而且，在0.120 MPa压力下设备出现抖动现象，长时间运行会严重损坏。因此，实际操作时选用0.100 MPa较为适宜。
3.4超滤温度的选择
选择截留Mr为10×103的RO(NF)-UF 4010型超滤膜组件，控制超滤压力0.100 MPa，调整恒温水浴槽温度控制超滤温度，将400 mL发酵液浓缩为40 mL。研究不同超滤温度下的截留率及膜通量，结果见表3。
由表3可见，这个组件的膜通量随超滤温度升高先增加后减少，截留率则随温度增加逐渐下降。究其原因，（1）多糖水溶液大多是胶体溶液，黏度大且组分Mr差别悬殊。温度升高提取液黏度下降，扩散系数和传质系数增大，相应会减少“浓差极化[12]”；但在较高温度下超滤膜会膨胀，膜孔径减小，膜通量反而减少。（2）温度升高加速了膜组成聚合物的微观布朗运动，增加了单位时间单位体积形成小孔的几率，从而造成截留率下降。而且温度过高会使多糖变性失活，故生物活性物质不能用升温来提高超滤速度。综合考虑，室温20 ℃为最佳超滤温度。
4讨论
实验证明，深层发酵技术具有易操作、菌丝体增生快、生产周期短、产量大等优点，以深层发酵菌丝体和发酵液为主要原料提取羊肚菌各种营养成分和活性成分，可明显降低成本，提高生产效率[13]。
采用超滤技术从羊肚菌发酵液浓缩制取多糖的报道少见。本方法不仅可以浓缩澄清多糖，还可分离发酵液中残余的培养基组分，包括糖、含氮物质、无机盐等。因此，采用超滤工艺进一步脱除截留液蛋白质后，可直接干燥获得粗多糖。采用合适的超滤膜能够有效的分离提纯大部分羊肚菌胞外多糖。
本研究表明，羊肚菌胞外多糖的最佳超滤条件是：截留Mr 10×103的超滤膜，超滤压力0.100 MPa，超滤温度20 ℃浓缩，截留率可达到95.72 %。但由于设备和时间的影响，本文中的一些条件可进一步优化，这有待于进一步研究。
参考文献
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